專利名稱：一種基于稀土激活硼鉬酸鹽晶體的太赫茲激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光晶體及太赫茲固體激光器件領域。
背景技術：
太赫茲波一般是指頻率在0. 1 IOTHz范圍內的電磁波。由于物質在太赫茲波頻段的發(fā)射、反射和透射光譜中包含有豐富的物理和化學信息，并且太赫茲波與其它光源相比，具有高相干性、低能性和高穿透性等特性，因此它在物理、化學、天文學、生命科學以及軍事等領域均具有重要的科學價值和廣闊的應用前景。與其它方法相比，利用非線性差頻過程產生太赫茲波輻射的最大優(yōu)點是泵浦閾值較低，輸出功率大，設備簡單，且整體器件結構緊湊。差頻方法產生太赫茲波的技術關鍵是要獲得兩束激光，且這兩束光頻率差在0. 1 IOTHz范圍內，在1 μ m處兩束光波長差一般不大于lOnm。然而，目前已有的實現(xiàn)雙波長激光輸出的技術方案，如光學參量振蕩器和雙波長輸出鈦寶石激光器等，其轉換效率均比較低，而且光學系統(tǒng)復雜，光路調節(jié)比較困難，不適合應用于野外及軍事等使用環(huán)境比較惡劣的領域。RBMoO6(R為Sc、Y、La、Gd、Lu元素中某一元素或若干元素的組合)硼鉬酸鹽晶體屬于單斜晶系，空間群為P2/C。硼鉬酸鹽晶體中具有兩種不同晶體結構特征的ROltl多面體基團，稀土離子取代硼鉬酸鹽晶體中的R離子后，就分布在兩種具有不同晶體場特征的格位上。處于這兩種不同格位上的稀土離子顯示出不同的光譜偏振特性和不同波長位置的熒光增益峰，因此就可以在泵浦光的激發(fā)下實現(xiàn)兩束具有正交偏振特性，而且輸出波長比較接近的激光同時起振。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是只利用一塊稀土離子激活硼鉬酸鹽激光晶體作為增益介質，利用該類晶體在泵浦光激發(fā)下可實現(xiàn)兩束正交偏振，而且波長比較接近的激光同時輸出的特性，通過非線性差頻過程產生太赫茲波。本發(fā)明包括如下技術方案1、一種基于稀土激活硼鉬酸鹽晶體的太赫茲激光器，是由泵浦系統(tǒng)、位于激光腔內的稀土離子激活硼鉬酸鹽激光晶體和非線性光學晶體以及鍍上介質膜的激光輸入和輸出腔鏡組成，其特征在于該激光器采用一塊稀土離子激活硼鉬酸鹽激光晶體作為激光介質，采用能被該硼鉬酸鹽激光晶體中的稀土離子有效吸收的光泵浦，實現(xiàn)具有正交偏振特性的雙波長激光同時輸出。2、一種如項1所述的太赫茲激光器，其特征在于所述的稀土離子激活硼鉬酸鹽激光晶體為 RexRhBMoO6 晶體，其中 χ = 0. 5 50mol%,Re 為 Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、 Tm、Yb等某一稀土元素，R為Sc、Y、La、Gd、Lu元素中某一元素或若干元素的組合；所述的非線性光學晶體根據從激光晶體中獲得的雙波長激光的差頻相位匹配需要進行定向切割， 使其入射和出射端面與所需的相位匹配方向垂直。
3、如項1所述的太赫茲激光器，其特征在于將輸入腔鏡直接鍍在激光晶體的入射端面，將輸出腔鏡直接鍍在非線性光學晶體的輸出端面，構成一個沒有獨立輸入腔鏡和輸出腔鏡的太赫茲激光器。4、如項3所述的太赫茲激光器，其特征在于將激光晶體的輸出端面與非線性光學晶體的入射端面粘貼。5、如項1所述的太赫茲激光器，其特征在于將非線性光學晶體置于激光腔外。6、一種如項1所述的太赫茲激光器，其特征在于在權利要求1的激光晶體和非線性光學晶體間插入調Q或鎖模器件，獲得太赫茲脈沖激光輸出。7、如項6所述的太赫茲激光器，其特征在于將輸入腔鏡直接鍍在激光晶體的入射端面，將輸出腔鏡直接鍍在非線性光學晶體的輸出端面，構成一個沒有獨立輸入腔鏡和輸出腔鏡的太赫茲脈沖激光器。8、如項7所述的太赫茲激光器，其特征在于將激光晶體的輸出端面與調Q或鎖模器件的入射端面粘貼，將調Q或鎖模器件的輸出端面與非線性光學晶體的入射端面粘貼。9、如項6所述的太赫茲激光器，其特征在于將非線性光學晶體置于激光腔外。該太赫茲激光器的一種基本構造如附圖所示，其中1是激光腔的輸入腔鏡；2是稀土離子激活的硼鉬酸鹽激光晶體；3是非線性光學晶體；4是激光腔的輸出腔鏡；5是端面泵浦的紅外光入射方向；6是側向泵浦的紅外光入射方向；7是太赫茲激光出射方向。利用本發(fā)明技術方案制造的太赫茲激光器具有的有益效果是激光器件更加緊湊， 在很大程度上克服了器件制造、維護、調整的復雜性，降低了制造和維護成本，提高了運轉的穩(wěn)定性和可靠性，將進一步拓展太赫茲激光的應用領域。


附圖1為一種基于稀土激活硼鉬酸鹽晶體的太赫茲激光器結構簡圖。
具體實施例方式實例1 :802nm波長的半導體激光端面泵浦Nd3+ = LaBMoO6晶體產生1. 57THz激光。采用一塊2mm厚，Nd3+摻雜濃度為1. 8at. %的X切片LaBMoO6晶體作為激光增益介質。輸入鍍膜腔鏡在泵浦光波長802nm附近高透(透過率T > 80% )、在Nd3+離子兩束基波激光波長附近和經過差頻過程產生的太赫茲激光波長處高反(反射率R >99%)；輸出鍍膜腔鏡在Nd3+離子兩束基波激光波長附近高反(反射率R > 99% )、在太赫茲激光波長處高透(透過率！" > 70% )。非線性光學晶體SiGeP2根據從激光晶體中獲得的雙波長激光的差頻相位匹配需要進行定向切割，使其入射和出射端面與所需的相位匹配方向垂直。利用輸出波長為802nm的半導體激光器端面泵浦Nd3+ = LaBMoO6晶體，可實現(xiàn)兩束具有正交偏振性質的1067和1073nm激光在腔內同時起振。這兩束基波激光在SiGeI32晶體中經過非線性差頻后即可實現(xiàn)1. 57THz的太赫茲激光輸出。實例2 :975nm波長的半導體激光端面泵浦^3+ = LaBMoO6晶體產生1. 39THz激光。采用一塊Imm厚Jb3+摻雜濃度為3. Oat. %的X切片LaBMoO6晶體作為激光增益介質。輸入鍍膜腔鏡在泵浦光波長975nm附近高透(透過率T > 80% )、在離子兩束基波激光波長附近和經過差頻過程產生的太赫茲激光波長處高反(反射率R >99%)；輸出鍍膜腔鏡在離子兩束基波激光波長附近高反(反射率R > 99% )、在太赫茲激光波長處高透(透過率T > 70% )。非線性光學晶體( 根據從激光晶體中獲得的雙波長激光的差頻相位匹配需要進行定向切割，使其入射和出射端面與所需的相位匹配方向垂直。利用輸出波長為975nm的半導體激光器端面泵浦LaBMoO6晶體，可實現(xiàn)兩束具有正交偏振性質的1035和1040nm激光在腔內同時起振。這兩束基波激光在( 晶體中經過非線性差頻后即可實現(xiàn)1. 39THz的太赫茲激光輸出。實例3 :802nm波長的半導體激光端面泵浦Nd3+: LaBMoO6晶體產生1. 57THz脈沖激光。直接將Cr4+:YAG被動調Q晶體插入實例1中激光晶體和非線性光學晶體之間，利用802nm半導體激光端面泵浦即可實現(xiàn)1. 57THz的太赫茲脈沖激光輸出。
權利要求
1.一種基于稀土激活硼鉬酸鹽晶體的太赫茲激光器，是由泵浦系統(tǒng)、位于激光腔內的稀土離子激活硼鉬酸鹽激光晶體和非線性光學晶體以及鍍上介質膜的激光輸入和輸出腔鏡組成，其特征在于該激光器采用一塊稀土離子激活硼鉬酸鹽激光晶體作為激光介質，采用能被該硼鉬酸鹽激光晶體中的稀土離子有效吸收的光泵浦，實現(xiàn)具有正交偏振特性的雙波長激光同時輸出。
2.一種如權利要求1所述的太赫茲激光器，其特征在于所述的稀土離子激活硼鉬酸鹽激光晶體為 RexR1^xBMoO6 晶體，其中 χ = 0. 5 50mol%,Re 為 Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、 Ho、Tm、Yb等某一稀土元素，R為Sc、Y、La、Gd、Lu元素中某一元素或若干元素的組合；所述的非線性光學晶體根據從激光晶體中獲得的雙波長激光的差頻相位匹配需要進行定向切割，使其入射和出射端面與所需的相位匹配方向垂直。
3.如權利要求1所述的太赫茲激光器，其特征在于將輸入腔鏡直接鍍在激光晶體的入射端面，將輸出腔鏡直接鍍在非線性光學晶體的輸出端面，構成一個沒有獨立輸入腔鏡和輸出腔鏡的太赫茲激光器。
4.如權利要求3所述的太赫茲激光器，其特征在于將激光晶體的輸出端面與非線性光學晶體的入射端面粘貼。
5.如權利要求1所述的太赫茲激光器，其特征在于將非線性光學晶體置于激光腔外。
6.一種如權利要求1所述的太赫茲激光器，其特征在于在權利要求1的激光晶體和非線性光學晶體間插入調Q或鎖模器件，獲得太赫茲脈沖激光輸出。
7.如權利要求6所述的太赫茲激光器，其特征在于將輸入腔鏡直接鍍在激光晶體的入射端面，將輸出腔鏡直接鍍在非線性光學晶體的輸出端面，構成一個沒有獨立輸入腔鏡和輸出腔鏡的太赫茲脈沖激光器。
8.如權利要求7所述的太赫茲激光器，其特征在于將激光晶體的輸出端面與調Q或鎖模器件的入射端面粘貼，將調Q或鎖模器件的輸出端面與非線性光學晶體的入射端面粘貼。
9.如權利要求6所述的太赫茲激光器，其特征在于將非線性光學晶體置于激光腔外。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于稀土激活硼鉬酸鹽晶體的太赫茲激光器。利用一塊稀土離子激活硼鉬酸鹽晶體作為激光增益介質，利用稀土離子在該類晶體中占據兩種具有不同晶體場特征格位的特性，采用能被該晶體中的稀土離子有效吸收的光泵浦，就可實現(xiàn)兩束具有正交偏振特性，而且輸出波長比較接近的激光在激光腔內同時起振。利用具有合適相位匹配方向的非線性光學晶體將此兩束激光經非線性差頻轉換后即可輸出太赫茲激光。該器件結構簡單緊湊，穩(wěn)定性和可靠性高。
文檔編號H01S3/098GK102208735SQ201010136779
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者林炎富, 羅遵度, 陳雨金, 黃建華, 黃藝東, 龔興紅 申請人:中國科學院福建物質結構研究所